Física 2 - 1º Bimestre

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Aula 1 – Fenômeno Físico: Temperatura
1) Como definimos temperatura?
A temperatura de um corpo é uma medida ou grandeza física relacionada com a intensidade (ou grau) de agitação das moléculas que o constituem.
2) O que são moléculas?
Sabemos que os corpos são constituídos de pequeníssimas partículas denominadas de átomos e que, numa determinada substância, átomos diferentes se agrupam formando moléculas. A molécula de água, por exemplo, é formada por dois átomos de hidrogênio e um oxigênio.
3) O que é agitação térmica?
É o movimento desordenado das moléculas e átomos de um corpo. E esse movimento está associado a um tipo de energia, denominado energia térmica.
4) O que se avalia quando se mede a temperatura de um corpo?
Como a temperatura está associada ao movimento das moléculas, quanto maior a velocidade dos átomos, isto é, quanto mais agitados eles estiveram, maior será a temperatura do objeto.
5) Como medimos a Temperatura?
A temperatura de um corpo está relacionada às sensações de quente e frio, percebidas a princípio pelo tato. Porém, o tato não é um bom instrumento de medida. O instrumento mais utilizado é o que chamamos de termômetro.
6) Como se constitui um termômetro?
Os termômetros foram elaborados a partir da escala térmica padrão adotada em cada região do planeta.
Vários cientistas criaram escalas termométricas em situações diferentes. A mais utilizada na maioria dos países, é a escala Celsius criada pelo astrônomo sueco Anders Celsius, em 1742. Celsius percebeu que em sua escala existiam dois pontos fixos fundamentais: o ponto de fusão, no qual Celsius encontrou o valor de 0°C e o ponto de ebulição, no valor de 100°C sobre pressão de 1 atm. Outra escala é a Fahrenheit, criada pelo físico alemão Gabriel Daniel Fahrenheit em 1727, utilizada nos países de língua inglesa. Fahrenheit descobriu diferentes valores para os mesmos pontos fixos de Celsius, encontrando 32°F para o ponto de fusão e 212°F para o ponto de ebulição.
Atividades:
1) Como a teoria cinético-molecular da matéria define a temperatura de um corpo? A temperatura é a grandeza que informa o grau de agitação das moléculas que compõem o corpo.
2) Qual o sentido humano que nos permite avaliar a temperatura de um corpo? Por que essa avaliação não é precisa? É o sentido do tato. A avaliação fornecida por ele não é precisa, pois a sensação despertada de quente ou frio pode variar de pessoa para pessoa, levando a diferentes opiniões sobre a temperatura de um mesmo objeto e, além disso, depende da temperatura inicial do corpo.
3) De que maneira podemos avaliar com relativa exatidão a temperatura de um corpo? Utilizando instrumentos de medida de temperatura, denominado termômetro.
4) Verifique as afirmativas e julgue V ou F:
( ) Existem várias escalas termométricas, sendo a mais utilizada a escala Celsius.
( ) Não há nenhuma relação entre as diferentes escalas, tornando impossível a correspondência entre as suas medidas.
( ) A escala Celsius é obtida escolhendo-se dois pontos fixos, que correspondem a fusão do gelo e da ebulição da água, ambas ao nível do mar.
( ) Entre os dois pontos fixos de um termômetro, é feito uma subdivisão em partes iguais, definindo assim as diversas medidas da temperatura de um corpo.
( ) Celsius subdividiu a sua escala em 100 partes iguais e denominou cada subdivisão de graus centígrado.
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O que é escala Kelvin e qual sua correspondência com as escalas Celsius e Fahrenheit?
Aula 2 – Escalas térmicas
A escala utilizada no meio científico é conhecida como escala absoluta, foi criada pelo físico, engenheiro e matemático britânico Lord Kelvin que encontrou 273°K para o ponto de fusão do gelo e 373°K para o ponto de ebulição da água.
E qual dessas escalas é a correta?
Todas são, porém para o mesmo valor de temperatura encontramos marcações diferentes, para isso existe uma correlação entre as escalas termométricas. A expressão abaixo relaciona essa correlação entre as três escalas termométricas.
1) A temperatura normal do corpo humano é cerca de 36 oC. Qual a leitura que a escala Fahrenheit fornece para essa mesma temperatura? E a Kevin?
2) Na Inglaterra e nos Estados Unidos é utilizada a escala termométrica Fahrenheit em homenagem ao físico Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) e que tem uma correspondência com a escala Celsius. Um brasileiro viajou para os Estados Unidos e chegando lá percebeu que o termômetro marcava 100°F. Qual das conclusões abaixo podemos tirar?
 (A) O viajante estava com frio!
 (B) O viajante estava com calor!
 (C) O viajante estava com uma sensação amena!
 (D) Não existe uma temperatura conclusiva!
Atividades:
1) Num dia de verão, a temperatura de um sala é 68 oF. Qual a indicação na escala Celsius?
2) Na Inglaterra, em determinado ano, a temperatura variou entre 23 oF a 77 oF. Indique essa variação na escala Celsius.
3) Na escala Kelvin, as temperaturas de fusão e de ebulição do álcool etílico, são 155 K e 351 K, respectivamente. Indique essas temperaturas em oC.
4) Um termômetro clínico é graduado no intervalo de 35 oC a 42 oC. Se estivesse calibrado na escala Fahrenheit quais seriam estes valores? E na escala Kelvin?
5) Na transmissão de uma corrida de meia maratona, o locutor faz o seguinte comentário: “O clima hoje está bom para os atletas, faz 25 graus de temperatura.” Analise essa afirmativa e explique em que escala a temperatura foi determinada.
A afirmativa está imprecisa. Não existe uma definição de qual escala o locutor está se referindo. No caso da escala Celsius, a afirmação seria coerente, mas se para uma pessoa que estivesse num país que utilize a escala Fahrenheit, essa afirmativa seria incoerente, pois nessa escala a temperatura de 25 graus corresponderia a aproximadamente -3,9 oC.
6) Julgue cada afirmativa abaixo como verdadeira (V) ou falsa (F):
a) Uma temperatura de 100 graus na escala Kelvin representa 20 graus na escala Celsius. ( )
b) O zero absoluto é a temperatura correspondente ao estado de agitação nula das partículas de um sistema. ( )
c) Os pontos fixos da escala Celsius são os pontos de fusão e ebulição da água. ( )
Aula 3 – Dilatação dos Corpos 
1) Como definir a dilatação de um corpo?
Ao aumentar a temperatura de um corpo, suas moléculas por consequência se agitam e criam maior espaço entre elas, resultando no crescimento das dimensões do corpo, isto é, a dilatação dos corpos.
2) Como se manifesta a dilatação dos corpos?
Com o aquecimento, o sólido dilata-se em todas as direções. A dilatação pode ser diferenciada de três formas a depender da necessidade: Dilatação volumétrica, Dilatação linear, Dilatação superficial.
3) O que é Dilatação Linear? 
Quando é considerada apenas a variação de uma das dimensões, o comprimento do corpo.
4) O que é Dilatação Superficial? 
Quando é considerada a variação da área de uma superfície, levando em conto o comprimento e a largura do corpo.
5) O que é Dilatação Volumétrica? 
Quando é considerada a variação do volume do corpo levando em conta o comprimento, a largura e a altura do corpo.
6) Todas as substâncias dilatam-se da mesma forma?
Ao colocar a mesma quantidade de água e leite para ferver percebe-se que ao aquecer o leite aumenta seu volume mais que a água. À essa diferença de capacidade de dilatação de cada substância denominamos coeficiente de dilatação. 
7) Exemplos de efeitos da dilatação térmica:
Portões de ferro abrem mais facilmente no inverno do que no verão.
Recipientes de vidro se quebram quando neles colocamos água fervendo.
A tampa metálica dos vidros de conserva e a tampa de plástico dos vidros de esmalte são facilmente retiradas quando aquecidas.
O termômetro de mercúrio, pois ele dilata facilmente no aumento da temperatura.
O termostato do ferro elétrico de passar roupa constituído por aço e latão. A passagem da corrente elétrica provoca o aquecimento da lâmina, como o latão sofre dilatação maior que o aço, ele se curva, interrompendo apassagem de corrente e controlando, assim, a temperatura do ferro.
Entre os trilhos da estrada de ferro é deixado um espeço, pois o espaço entre os trilhos torna-se menor nos dias quentes.
8) Como pode-se medir a dilação dos corpos?
Em qualquer uma das três considerações de dilatação, a variação da dimensão do corpo é proporcional à dimensão original do corpo e à variação da temperatura sofrida:
a) A equação que expressa a dilatação linear de um corpo é: ΔL = α ⋅ L0⋅ ΔT
L: Variação do comprimento (m)
α: Coeficiente de dilatação linear (°C-1)
L0: Comprimento inicial (m)
ΔT: Variação de temperatura (°C)
b) A equação que expressa a dilatação superficial é: 
ΔA = β ⋅ A0⋅ ΔT
A: Variação da área (m2)
β: Coeficiente de dilatação superficial (°C-1)
A0: Área inicial (m2)
ΔT: Variação de temperatura (°C)
c) A equação que expressa a dilatação volumétrica é: ΔV = γ ⋅ V0 ⋅ ΔT
ΔV: Variação do volume (m3)
γ: Coeficiente de dilatação volumétrica (°C-1)
V0: Volume inicial (m3)
ΔT: variação de temperatura (°C)
9) Um trilho de aço tem 100 m comprimento a 10 oC. Qual o comprimento alcançado quando sua temperatura chega a 50 oC? (α = 1,2 x 10-5 °C-1)
10) Um recipiente de vidro pyrex, cujo volume é 100 cm3, está cheio de mercúrio a 20 oC. Quando a temperatura do recipiente e do vidro foi 120 oC, determine: 
a) a dilatação sofrida pelo líquido, considerando que γmercúrio= 18,2 x 10-5 °C-1.
b) a dilatação sofrida pelo recipiente, levando em conta que γvidro pyrex= 0,9 x 10-5 °C-1
c) a quantidade de líquido que transbordou do recipiente (dilatação aparente).
 
Atividades
1) Julgue cada uma das afirmativas como verdadeira (V) ou falsa (F):
a) Dilatação é a variação das dimensões de um objeto, em consequência do aumento ou da diminuição da temperatura, e que as dimensões variam proporcionalmente à temperatura. ( )
b) Um frasco completamente cheio de água é aquecido e transborda um pouco de água. O volume transbordado mede a dilatação linear da água. ( )
c) Ao aumentar a temperatura de um corpo, as moléculas se agitam e geram dilatação, que pode ser sólida, líquida e gasosa. ( )
d) É comum um copo ficar preso dentro do outro. Pode-se pensar em colocar água gelada dentro do “copo de dentro” e o “copo de fora” em água morna. O “copo de fora” irá se dilatar, e “o copo de dentro”, se contrair. ( )
2) De comprimento igual a 500 m, um cabo de aço está sujeito a variações de temperatura de 10 °C a 40 °C e aumenta seu comprimento. Qual o tipo de dilatação está sendo considerada neste caso?
3) Uma chapa metálica sofre um aumento de 0,68 cm2 ao ser aquecido em 100 oC. Qual o tipo de dilatação está sendo considerada neste caso?
4) Qual a grandeza que interfere no fenômeno da dilatação dos corpos e que depende da natureza do material que constitui o corpo?
 (A) Volume
 (B) Temperatura
 (C) Coeficiente de dilatação
 (D) Comprimento
5) Qual o significado dessa grandeza?
 (A) Um objeto de ouro que tenha volume 1 cm³, ao ser aquecido ou resfriado em 1 °C, tem uma variação de volume de 4,2 x 10-5 cm³ ou 0,000042 cm³.
 (B) Só há variação do volume, se houver aumento de temperatura em 4,2 °C.
 (C) Só há variação do volume, se houver redução da temperatura em 4,2 °C.
 (D) O ouro só dilata quando sua temperatura chega a 42 °C.
6) Dados que o coeficiente de dilatação do vidro comum é 2,7x10-5 °C-1 e o coeficiente de dilatação volumétrica do vidro pirex é 0,9x10-5 °C-1. Qual dos dois tipos de vidros dilata mais?
7) Inicialmente, um fio de cobre está com uma temperatura de 30°C e mede 50 m. Qual será seu comprimento final ao atingir 100°C? (Coeficiente de dilatação linear do cobre é α = 1,7 ⋅ 10-5 °C-1)
8)Um recipiente de vidro comum, de coeficiente de dilatação volumétrico igual a 2,7 x 10–5 °C –1, está completamente cheio de álcool etílico, de coeficiente de dilatação volumétrica igual a 10–3 °C – 1. O recipiente e o volume de álcool é de 500 ml. Após o conjunto sofrer uma variação de temperatura de 20 °C ocorre vazamento de líquido. Determine o valor aproximado do coeficiente do volume de líquido que vazou?
9) Gaspar encheu o tanque de gasolina e deixou o carro estacionado sob o Sol forte de um dia de verão. Ao retornar, verificou que o combustível havia vazado. Qual a melhor explicação do ocorrido?
 (A) Com o aumento da temperatura, houve a dilatação volumétrica do combustível provocando o vazamento.
 (B) O coeficiente de dilação do cilindro de combustível é maior que do próprio combustível, então o cilindro se contraiu provocando o vazamento.
 (C) Alguém tentou furtar o combustível, se aproveitando de sua ausência.
 (D) Não é possível ocorrer esse fato, logo Gaspar é mentiroso.
10) Ao colocar um fio de cobre entre dois postes, num dia quente de verão, um eletricista não deve deixá-lo muito esticado. Por quê?
 (A) Com o aumento da temperatura, o fio esticado pode aumentar a tensão elétrica e provocar um incêndio.
 (B) Num dia de muito frio, o fio se contrai e pode arrebentar.
 (C) Segundo as normas técnicas deve-se deixar mais fios, caso haja algum rompimento.
 (D) Por pura estética ao ambiente paisagístico do local.
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11) Marque nas opções abaixo qual grandeza não interfere na dilatação dos sólidos:
 (A) Natureza do material
 (B) Comprimento inicial do sólido
 (C) Variação de temperatura sofrida pelo sólido
 (D) Tempo em que o sólido fica exposto à fonte de calor.
Pesquisa Google: 
1) Por que um copo de vidro, na temperatura ambiente, trinca ou quebra quando recebe água fervendo?
2) Por que, numa região muito fria, só a superfície dos lagos congela?
3) Por que ocorre o fenômeno da dilatação dos corpos quando a temperatura varia? (modelo cinético-molecular)
Aula 4 - Fenômeno Físico: Calor e Capacidade Térmica
1) Como definimos Calor?
Calor é definido como a quantidade de energia térmica transferida do corpo mais quente para o corpo mais frio.
2) Temperatura e Calor são as mesmas coisas?
Falar que está calor para classificar o grau de temperatura é um erro. Calor é transferência de energia de um objeto ou sistema para outro e Temperatura é uma grandeza escalar que se refere ao grau de agitação das moléculas de um corpo. Mas estão interligados, pois só ocorre a transferência de energia devido à diferença de temperatura entre eles.
3) O que deve acontecer para que a temperatura de um objeto ou sistema seja alterada?
Esse objeto ou sistema deve receber ou perder energia, variando sua energia interna. Num dia frio o corpo humano perde energia para o ambiente.
4) Como é denominada essa transferência de energia térmica de um corpo para o outro?
Joseph Black (1728-1799) foi o primeiro a perceber que a variação de temperatura de um corpo para o outro poderia ser usada para determinar a quantidade de calor absorvido ou cedida. Daí ele definiu uma unidade de calor ou quantidade de calor.
5) Como Black definiu a unidade de Calor?
“Uma caloria é a quantidade de calor necessária para elevar de 1o C a temperatura de 1 g de água.”
Assim para agitar as moléculas de dois litros de água, será necessária mais energia que agitar as moléculas de um litro de água.
6) Colocados sobre a chama de um fogão, em qual aumenta primeiro a temperatura em 1o C: 1 litro de leite ou 2 litros de leite? Qual aquece primeiro?
De simples observação, sabemos que 1 litro aquece primeiro e também esfria primeiro. A quantidade de calor recebida por 2 litros é maior que a quantidade de calor recebida por 1 litro de leite. Este exemplo permite concluir que corpos diferentes necessitam de diferentes quantidades de calor para elevar a sua temperatura em 1o C, e este fenômeno esta relacionado ao que é denominada capacidade térmica de um corpo.
7) O que é capacidade térmica de um corpo?
Capacidade térmica é a quantidade de calor necessária para variar em 1o C, a temperatura de um corpo. Por exemplo, se numa mesma quantidade de calor Q específica, 1 litro de água está a 30o C então 2 litros estará a 15o C.
8) Como é definidomatematicamente a capacidade térmica?
Dividindo-se a quantidade de energia recebida ou cedida por um objeto (ΔQ), na forma de calor, pela variação de sua temperatura (ΔT) obtém-se a Capacidade térmica (C). C = ΔQ/ ΔT.
Atividades:
1) Relacione as definições a baixo, ao conceito de Temperatura e Calor:
a) Definido como a quantidade de energia térmica que pode ser transferida ou não: ______________________
b) Classificada como grau de agitação das moléculas de um corpo e é uma grandeza escalar: ______________
2) Quando há transferência de calor entre os corpos, qual o sentido dessa transferência?
 (A) O calor é transferido do corpo mais quente para o corpo mais frio.
 (B) O calor é transferido do corpo com menor temperatura para o corpo com maior temperatura.
 (C) A transferência de calor não depende da temperatura do corpo, se transfere em todo sentido e em qualquer ambiente.
 (D) A motivação principal para transferência de calor é a massa do corpo, a transferência se dá de um corpo de menor massa para um corpo de maior massa.
3) O cobertor esquenta o corpo humano em dias frios?
 (A) O cobertor transfere o seu calor para o corpo humano, deixando o corpo humano mais quente.
 (B) O cobertor serve como isolante térmico, impedido que o do corpo humano perca calor para o ambiente com temperatura menor que a sua.
 (C) O cobertor cede calor para o ambiente, por isso todo o ambiente fica menos frio.
 (D) O corpo humano não possui calor próprio, necessitando de algum outro corpo que o ceda calor.
4) Se embrulhar uma pedra de gelo em um cobertor, ele vai derreter mais depressa do que desembrulhada?
 (A) O cobertor cede calor ao gelo, fazendo o gelo derreter mais rápido embrulhado nele.
 (B) O gelo cede calor ao cobertor e ao ambiente de mesma forma, sendo assim não faz diferença como esteja embrulhado ou não.
 (C) A pedra de gelo estará mais bem isolada do ambiente embrulhada no cobertor, impedindo que ceda mais calor ao ambiente se estivesse desembrulhada, derretendo, assim mais rápido no ambiente.
 (D) O ambiente cede calor para o cobertor, que cede esse calor, por sua vez, para o gelo, derretendo a pedra de gelo bem mais rápido que se estivesse no ambiente, pois há soma de calores.
5) É possível falar de quantidade de calor?
 (A) Verifica-se, que se um corpo tem maior temperatura ele cede calor a um outro corpo de menor temperatura quando em contato, então pode-se dizer que uma quantidade de calor foi cedida e outra quantidade foi absorvida.
 (B) O calor é um ente supremo na natureza, portanto é sempre dito que não tem maior ou menor intensidade, ou maior ou menor quantidade.
 (C) A temperatura e quantidade de calor são a mesma grandeza.
 (D) Só é possível definir quantidade de calor, se não houver transferência de calor entre os corpos.
6) O que significa que um corpo recebeu 5 calorias?
 (A) Que esse corpo tem menor temperatura que algum outro corpo que entrou em contato e recebeu dele uma quantidade de calor de 5 calorias e sua temperatura, provavelmente, aumentou em relação à temperatura inicial.
 (B) Que ele entrou em contato com um corpo de menor temperatura e sua temperatura diminuiu em relação à temperatura inicial.
 (C) Que esse corpo não é capaz de aumentar a sua temperatura até que receba 5 calorias, no mínimo.
 (D) Que esse corpo não é capaz de ceder calor em nenhuma situação.
7) O que significa que 2 litros de água tem maior capacidade térmica que 1 litros de água?
 (A) Que 1 litro de água ferve numa temperatura maior que temperatura que 2 litros de água necessita para ferver.
 (B) Que para os dois corpos chegarem a uma mesma temperatura, é preciso ceder mais calor à 2 litros que para 1 litro.
 (C) Que se for cedido aos dois corpos uma mesma quantidade de calor, inicialmente à mesma temperatura, a temperatura de 2 litros de água será maior que 1 litro de água.
 (D) Que se for cedido maior calor a 2 litros de água, a sua temperatura será a mesma que a de 1 litro de água.
8) Dois corpos feitos da mesma substância possuem variações de temperatura diferentes ao serem expostos a uma mesma fonte térmica durante um mesmo intervalo de tempo. A grandeza que explica essa diferença na variação de temperatura mesmo que os elementos sejam da mesma substância é:
 (A) Calor específico
 (B) Coeficiente de dilatação
 (C) Volume
 (D) Capacidade térmica
9) Um amolador de facas, ao operar um esmeril, é atingido por fagulhas incandescentes, mas não se queima. Isso acontece porque as fagulhas:
 (A) têm calor específico muito grande.
 (B) têm temperatura muito baixa.
 (C) têm capacidade térmica muito pequena.
 (D) não transportam energia.
10) O que significa dizer que um objeto tem capacidade térmica de 500 cal/oC?
 (A) Que para esse corpo receber 500 calorias, é preciso aumentar 1 oC a sua temperatura.
 (B) Que para esse corpo aumenta 1 oC de sua temperatura ao receber 500 calorias.
 (C) Que esse corpo dissipa toda a sua energia quando recebe 500 calorias.
 (D) Que esse corpo só realiza trabalho efetivo até alcançar 500 calorias, após isso ele estaciona.
11) Se um corpo tem capacidade térmica de 500 cal/°C, qual a quantidade de calor que ele deve receber para aumentar a sua temperatura em 20 oC?
 (A) Ele deve receber, a partir de sua temperatura inicial, 10.000 calorias para aumentar sua temperatura em 20 oC
 (B) Ele deve receber, a partir de sua temperatura inicial, 500 calorias para aumentar sua temperatura em 20 oC
 (C) Ele deve receber, a partir de sua temperatura inicial, 20 calorias para aumentar sua temperatura em 20 oC
 (D) Não é possível definir.
12) Qual a capacidade térmica de um objeto que, ao receber 5.000 cal de energia, tem sua temperatura elevada de 15oC para 40oC?
13) Uma substância A recebeu 110 cal e variou 50oC e uma substância B sofreu a mesma variação da temperatura mas recebeu apenas 55 cal. Qual substância tem maior capacidade térmica?
Pesquisa Google:
1) Explique por que uma pedra de gelo derrete mais lentamente que a mesma quantidade de gelo moído.
Uma pedra de gelo tem mais massa do que uma pedra de gelo pequena. Assim, podemos dizer que a capacidade térmica da pedra de gelo grande é maior que a pedra de gelo pequena. Isso significa que é necessário mais calor para derreter a pedra de gelo grande do que para derreter a pedra de gelo pequena. Quando moemos o gelo, passamos a ter centenas de pequenas pedras de gelo que derretem mais rápido do que a pedra original.
2) Uma geladeira que está cheia de alimentos e recipientes, que estão com temperatura baixa, consome menos energia. Explique essa afirmação.
 Quando abrimos a geladeira vazia, ocorrem trocas de calor: sai ar frio e entra ar quente. Quando a geladeira está cheia de alimentos, já resfriados, as trocas de calor são minimizados, pois os alimentos em geral têm uma capacidade térmica maior do que a do ar, por isso sua temperatura varia mais lentamente. Esse fato revela que os alimentos ajudam a resfriar o ar quente que entra quando abrimos a geladeira. 
Aula 5 – Fenômeno Físico: Calor específico e Calor Sensível
1) Colocadas as mesmas quantidades de água e óleo, e fornecendo a mesma quantidade de calor para cada uma delas, as duas substâncias “esquentarão” no mesmo tempo?
Sabemos que não! Essa conclusão vem do fato que cada material tem uma estrutura própria. E é devida a essa diferença que a panela de cobre esquenta mais rápido do que a de alumínio. A essa propriedade dos corpos damos o nome de calor específico.
2) O que é calor específico?
É a propriedade de um corpo especificada pela natureza de cada material e como todo corpo é dotado de massa, o calor específico é a quantidade de calor necessária para que um grama de uma substância aumenta a temperatura em 1 oC. Podemos dizer que o calor específico (c) corresponde à capacidade térmica (C) por unidade de massa (m): c = C/m.
3) O que difere capacidade térmicade calor específico?
O calor específico não depende da massa e é o que o distingue da capacidade térmica. A capacidade térmica se refere ao objeto formado pela substância enquanto que o calor específico diretamente à substância.
4) Que relação é notada entre quantidade de calor e calor específico?
Podemos calcular também a quantidade de calor cedida ou retirada de um corpo (Q) se soubermos o valor da sua massa (m), se seu calor específico (c) e da variação da temperatura (ΔT). E esta relação é denominada de calor sensível. Q = m∙c∙ΔT.
5) Como a física define calor sensível?
Calor que produz variação de temperatura sem que o estado físico da matéria seja alterado. Quando colocamos algo para aquecer no fogo, estamos aumentando sua temperatura e continua sendo água.
6) O que significa dizer que o ouro tem calor específico de 0,032 cal/g∙ oC? 
Significa que a cada 1 g de ouro é preciso ceder ou receber 0,032 cal de quantidade de energia para variar sua temperatura.
7) Um objeto de massa 100g recebe 91 cal de energia e sua temperatura sobe de 20 oC para 30 oC. Qual o calor específico da substância que o constitui?
Massa do corpo: m = 100 g
Calor sensível recebido: Q = 91 cal
Variação da temperatura: ΔT = 30 – 20 = 10 ºC
Utilizando Q = m·c·ΔT  e 
Temos ai :  
Verificando a tabela de calor específico, é possível saber que esse objeto é de cobre.
8) Se você bebe 200g de água a 20 oC, qual é a quantidade de energia absorvida pela água se a temperatura de seu corpo é 36,5 oC? De onde provém essa energia?
Calor específico da água: 1 cal/g∙ oC
Massa do corpo (água): 200g
Variação da temperatura: 36,6 – 20 = 16,6 oC
Q = 200x1x16,6 = 3.320 cal
 Atividades:
1) De qual dado o calor específico não depende, sendo justamente isso o que o distingue da capacidade térmica?
 (A) Substância do material
 (B) Massa do corpo
 (C) Coeficiente de Dilatação do material
 (D) Coeficiente de Atrito do material
2) Qual item define calor específico?
 (A) Pode ser determinada pelo produto da massa pelo capacidade térmica do corpo.
 (B) É determinada pela razão entre a quantidade de calor recebida por um corpo e a variação da temperatura.
 (C) Depende somente da substância, não da quantidade de massa, é definido como a quantidade de calor necessária para que 1 g da substância eleve a sua temperatura em 1 °C.
 (D) É uma propriedade dimensional, quanto maior, mais difícil de elevar sua temperatura.
3) A respeito dos conceitos de capacidade térmica e calor específico, marque a alternativa correta:
 (A) A capacidade térmica refere-se à substância, enquanto o calor específico depende da quantidade de substância existente.
 (B) A capacidade térmica é a quantidade de calor necessária para que 1 g da substância eleve a sua temperatura em 1 °C.
 (C) A capacidade térmica é uma grandeza que depende da quantidade da substância e é determinada pelo produto da massa pelo calor específico.
 (D) Capacidade térmica e calor específico são sinônimos.
4)  Dois corpos feitos da mesma substância possuem variações de temperatura diferentes ao serem expostos a uma mesma fonte térmica durante um mesmo intervalo de tempo. A grandeza que explica essa diferença na variação de temperatura mesmo que os elementos sejam da mesma substância é:
 (A) Calor específico
 (B) Coeficiente de dilatação
 (C) Volume
 (D) Capacidade térmica
5) O que significa dizer que o calor específico do mercúrio é 0,033 cal/g · oC?
 (A) Significa que a cada 1 g de mercúrio é preciso ceder ou receber 0,033 cal de quantidade de energia para variar sua temperatura.
 (B) Significa que para aquecer 1 oC de uma quantidade de 5 g é preciso ceder 0,165 cal de energia.
 (C) Significa que para aquecer 5 oC de uma quantidade de 1 g é preciso receber 0,165 cal de energia.
 (D) Significa que a capacidade térmica desse material é 0,033 cal/ oC.
6) A tabela abaixo apresenta a massa m de cinco objetos de metal, com seus respectivos calores específicos sensíveis c. Qual objeto possui maior capacidade térmica?
7) Observe o calor específico de algumas substâncias a pressão constante, em cal/g∙ oC:
	Metal
	c (cal/gºC)
	Água
	1,00
	Álcool
	0,60
	Alumínio
	0,22
	Cobre
	0,09
	Ferro
	0,11
	Gelo
	0,50
	Madeira
	0,42
	Rochas
	0,21
	Vidro
	0,16
a) Submetendo a esses materiais de mesma massa, uma mesma quantidade de calor suficiente apenas para aquecê-los, qual deles apresentará temperatura mais alta após o aquecimento?
b) Determine qual das substâncias precisa absorver maior quantidade de energia por grama para que sua temperatura varie 1 oC ?
8) A respeito dos conceitos de capacidade térmica e calor específico, marque a alternativa correta:
 (A) A capacidade térmica refere-se à substância, enquanto o calor específico depende da quantidade de substância existente.
 (B) A capacidade térmica é a quantidade de calor necessária para que 1 g da substância eleve a sua temperatura em 1 °C.
 (C) A capacidade térmica é uma grandeza que depende da quantidade da substância e é determinada pelo produto da massa pelo calor específico.
 (D) Capacidade térmica e calor específico são sinônimos.
9) Um amolador de facas, ao operar um esmeril, é atingido por fagulhas incandescentes, mas não se queima. Isso acontece porque as fagulhas:
 (A) têm calor específico muito grande.
 (B) têm temperatura muito baixa.
 (C) têm capacidade térmica muito pequena.
 (D) não transportam energia.
10) Um objeto de massa 10g recebe 220 cal de energia e sua temperatura sobe de 30 oC para 130 oC. Podemos determinar que tipo de substância é feito o objeto?
11) Qual a quantidade necessária de calor para que um quilo (1.000 g) de alumínio à 30 oC alcance a temperatura de 100 oC, sabendo que o calor específico do alumínio é 0,219 cal/g∙ oC?
12) Qual a quantidade necessária de calor para que um quilo (1.000 g) de cobre à 30 oC alcance a temperatura de 100 oC, sabendo que o calor específico do cobre é 0,091 cal/g∙ oC?
13) Determine, no SI (Sistema Internacional), a quantidade de calor necessária para aquecer 2 litros de água, inicialmente a 17 °C, até a temperatura de 57 °C.
14) Um corpo confeccionado com material desconhecido, tem uma massa de 150 g. Observa-se que para aquecer este corpo de 30 °C até 100 °C, são necessárias 4.200 cal. Determine:
a) O calor específico do material;
b) A capacidade térmica desse corpo.
Pesquisa Google:
1) Qual será a razão de, na praia, durante o verão, sentirmos a areia mais quente que a água?
2) Por que nos termômetros há mercúrio e não água?
Aula 6 – Troca de Calor e Equilíbrio Térmico 
1) Quando misturamos substâncias de diferentes temperaturas, o que acontece?
Se colocarmos um objeto quente próximo a um frio, logo os dois estarão na mesma temperatura, ou seja, o calor é transferido do objeto com temperatura maior para o objeto com temperatura menor. E a equação que determina o equilíbrio térmico é dada por: Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 +…+ Qn = 0. Onde Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Qn  são as quantidades de calor de cada corpo existente.
2) O que é equilíbrio térmico?
Quando dois corpos com temperaturas diferentes são postos em contato um com o outro, depois de certo tempo eles apresentam uma temperatura comum. Dizemos, então, que os corpos atingiram o equilíbrio térmico.
3) Como ocorrem as trocas de calor?
Até que dois corpos atinjam o equilíbrio térmico, haverá troca de calor entre ambos até que suas temperaturas se estabilizem.
As trocas de calor acontecem por:
Contato indireto: Quando existe um meio material separando os corpos.
Contato direto: Quando existe uma mistura entre os corpos que trocam energia térmica.
4) Como é definido o princípio físico de trocas de calor?
Todo calor recebido por um corpo de baixa temperatura foi anteriormente cedido por outro corpo sob alta temperatura. Adota-se a seguinte convenção: Já se o calor for absorvido, então Q > 0 e se o calor for cedido, então Q < 0. Como a quantidade de energia recebida é positiva e a cedidaé negativa, a soma dessas duas quantidades deve ser nula. 
ΔQrecebida + ΔQcedido = 0
5) Se, numa banheira com água a 20 oC, acrescentarmos um copo de água de 80 oC, qual será a temperatura de equilíbrio térmico?
A temperatura de equilíbrio térmico que se registra com um termômetro será menor que 80 oC e maior que 20oC.
Podemos calcular a temperatura de equilíbrio térmico somando as temperaturas iniciais de cada sistema e dividindo por dois, obtendo 50 oC. Essa maneira de calcular funciona somente quando os corpos têm mesma massa, são formados pela mesma substância e estão isolados do ambiente. 
6) Como determinar a temperatura de equilíbrio térmico para misturas de sistemas com massas diferentes ou que contenham substâncias diferentes?
Analisando uma mistura de café quente com leite frio numa xícara, percebemos que o aumento da temperatura do ar é imperceptível, mas o ambiente e o recipiente participam da transferência de energia. Por essa razão, se esse sistema ficar em contato com o ambiente durante muito tempo, a temperatura final de
 equilíbrio será a temperatura do ambiente.
7) Em um recipiente termicamente isolado misturam-se 200g de água a 52 oC com 80g de água a 10 oC. Determine a temperatura de equilíbrio da mistura, supondo trocas de calor apenas entre as porções de água. Te = 40 oC
Atividades
1) Uma quantidade de calor produz mudança de temperatura em um corpo, ocorrendo assim trocas de calor entre corpos, até atingir o equilíbrio térmico. Essa afirmativa se refere a que tipo de calor?
 (A) Calor Específico
 (B) Calor Sensível
 (C) Calor Latente
 (D) Calor Forte
2) Julgue cada uma das afirmativas como verdadeira (V) ou falsa (F):
a) Após a mistura, de duas amostras de água, inicialmente a temperaturas diferentes, há transferência da amostra mais quente para a mais fria, até atingirem o equilíbrio. ( )
b) O calor específico indica um comportamento quando uma substância é colocada para realizar trocas de calor. ( )
c) A depender do valor do calor específico de uma substância, podemos analisar sua habilidade de ceder ou absorver energia térmica. ( )
d) O equilíbrio térmico de dois corpos depende somente da massa destes dois corpos. ( )
e) A quantidade de energia transferida, na forma de calor, é considerada negativa quando a temperatura do objeto diminui, ou seja, a energia foi cedida pelo objeto. ( )
3) Por que quando queremos tomar uma bebida gelada, precisamos aguardar algum tempo depois de colocá-la na geladeira?
 (A) Temos que esperar para que a bebida esfrie na geladeira até que comece a ocorrer uma mudança de estado.
 (B) Devemos aguardar até que a bebida entre em equilíbrio térmico com a geladeira, ou seja, que fiquem com a mesma temperatura.
 (C) Para se fazer a transferência de calor para o frio.
 (D) Porque a bebida está na temperatura quente e tem que colocar ao congelador para que ela se gele.
4) Quando misturamos 1,0kg de água (calor específico = 1 cal/g°C) a 70°C com 2 kg de água a 10°C, obtemos 3 kg de água a que temperatura?
5) Misturam-se 300g de alumínio (calumínio = 0,22 cal/g∙°C) a 100°C com 125g de água a 20°C, em um ambiente de capacidade térmica desprezível. Determine a temperatura de equilíbrio térmico.
Pesquisa Google:
1) Como se explica o calor produzido por atrito?
2) O que é um calorímetro?
Revisão para Prova 1º Bimestre:
1) A televisão noticia que num dia de muito frio a temperatura em Nova York chegou aos 50 graus (naturalmente, 50 oF). Essa temperatura equivale a:
 (A) 20 oC (B) 15 oC (C) 10 oC (D) 0 oC
2) Existe alguma temperatura com mesmo valor na escala Celsius e na escala Kelvin? Se existe, qual é ela?
3) Existe alguma temperatura com mesmo valor na escala Celsius e na escala Fahrenheit? Se existe, qual é ela?
4) Nas embalagens de alguns alimentos congelados existe a recomendação: Manter congelado a –10 oC. Em países que utilizam escala Fahrenheit, qual seria a temperatura recomendada?
5) Em uma viagem a passeio, um turista brasileiro sente-se mal e vai para o hospital. A enfermeira mede a temperatura recomendada e diz que ele está com 102 oF. O turista deve ficar preocupado ou não com sua temperatura corporal?
6) O vidro “Pirex” apresenta maior resistência ao choque térmico do que o vidro comum porque:
 (A) Possui alto coeficiente de rigidez.
 (B) Tem baixo coeficiente de dilatação térmica.
 (C) Tem alto coeficiente de dilatação térmica.
 (D) Tem alto calor específico.
7) Um frasco completamente cheio de água é aquecido e transborda um pouco de líquido. O volume que transborda mede:
 (A) A dilatação superficial da água.
 (B) A dilatação superficial do frasco.
 (C) A dilatação aparente da água.
 (D) A dilatação do frasco mais a da água.
8) O tanque de combustível de um carro tem capacidade de 50 litros. Suponha que a pessoa encheu completamente o tanque a uma temperatura de 15°C, estacionou o carro logo em seguida e saiu para trabalhar
o dia inteiro. Porém, ao meio dia a temperatura chegou a 40°C. Considerando desprezível a variação de volume do tanque de combustível, calcule o volume de gasolina
que vaza do tanque. (Dado: coeficiente de
dilatação volumétrico da gasolina é de 9,6 x
10-4 °C-1)
9) Uma ponte de concreto tem 50 m de comprimento à noite, quando a temperatura é de 20°C. Seu coeficiente de dilatação térmica linear é 10-5 oC-1. Qual é a variação do comprimento da ponte, em cm, que ocorre da noite até o meio dia , quando a temperatura atinge 40°C?
10) Uma pessoa está com temperatura corporal de 36oC. Coloca as mãos em um recipiente com água a uma temperatura de 96,8 oF. Sabendo que só haverá troca de calor entre a pessoa e água se elas estiverem a temperaturas diferentes, verifique se houve troca de calor ou não.
11) Sobre o conceito de calor pode-se dizer que se trata de uma :
 (A) Medida de temperatura do sistema.
 (B) Forma de energia em trânsito.
 (C)  Quantidade relacionada com o atrito.
 (D) Energia que os corpos possuem.
12) A capacidade térmica de um sistema A é CA = 100 cal/ oC e de um sistema B é CB = 300 cal/oC.
a) Se os dois sistemas receberam a mesma quantidade de energia, qual deles se aquecerá mais?
b) Qual a quantidade de energia necessária para provocar uma variação de temperatura de 10 oC em A? E em B?
13) Sabe-se que a areia da praia, num dia de verão, fica mais quente do que a água do mar. Supondo que a quantidade de energia recebida do Sol seja a mesma para as duas substâncias, qual delas tem calor específico maior?
14) Para aquecer 500g de uma substância de 20 oC para 30 oC foram necessárias 2.000 cal. Qual o calor específico dessa substância?
15) O calor específico de certa areia seca vale 0,20cal/g°C. Com essa informação, julgue as afirmações seguintes:
( ) Para que 20g dessa areia sofram elevação de 10°C em sua temperatura é necessário o recebimento de 40 cal.
( ) A capacidade térmica de 50g da areia é de 10cal/°C.
( ) Ao sofrer abaixamento de 2°C em sua temperatura, cada kg de areia libera 400 cal.
16) Dois corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato um com outro, ficando assim por certo intervalo de tempo. Considerando o conceito de equilíbrio térmico, marque a opção que indica o que ocorrerá depois desse intervalo:
 (A) O corpo mais quente tende a aumentar a temperatura.
 (B) O corpo mais frio tende a diminuir a temperatura.
 (C) O corpo mais quente diminui a temperatura e o corpo mais frio aumenta a temperatura.
 (D) As temperaturas dos dois corpos não se alteram quando estão em contato.
17) Em calorímetro, 200gramas de água à temperatura de 20oC são adicionados a 100gramas de água à temperatura inicial 80oC. Desprezando as perdas, determine a temperatura final de equilíbrio térmico da mistura.
18) Um recipiente termicamente isolado contém 500g de água na qual se mergulha uma barra metálica homogênea de 250g. A temperatura inicial da água é 25,0°C e a da barra 80,0°C. Considere o calor específico da água iguala 1,00cal/g.°C, o do metal igual a 0,200cal/g.°C e despreze a capacidade térmica do recipiente. Com base nesses dados, julgue cada uma as afirmativas em verdadeira (V) ou falsa (F):
a) A temperatura final de equilíbrio térmico é de 52,5°C. ( )
b) O comprimento da barra permanece constante durante o processo de troca de calor. ( )
c) A temperatura inicial da barra, na escala kelvin, é de 353K. ( )
d) A quantidade de calor recebida pela água é igual à cedida pela barra. ( )
e) A energia interna final da água, no equilíbrio térmico, é menor que sua energia interna inicial. ( )
19) Em uma manhã de céu azul, um banhista na praia observa que a areia está muito quente e a água do mar está muito fria. À noite, esse mesmo banhista observa que a areia da praia está fira e a água do mar está morna. O fenômeno observado deve-se ao fato de que:
 (A) a densidade da água do mar é menor que a da areia.
 (B) o calor específico da areia é menor que o calor específico da água.
 (C) o coeficiente de dilatação térmica da água é maior que o coeficiente de dilatação térmica da areia.
 (D) o calor contido na areia, à noite, propaga-se para a água do mar.
 (E) a agitação da água do mar retarda seu resfriamento.
20) A tabela abaixo apresenta a massa m de cinco objetos de metal, com seus respectivos calores específicos sensíveis c. Qual objeto possui maior capacidade térmica?
	Metal
	c (cal/gºC)
	m(g)
	Alumínio
	0,217
	100
	Ferro
	0,113
	200
	Cobre
	0,093
	300
	Prata
	0,056
	400
	Chumbo
	0,031
	500
21) Em relação ao fenômeno do equilíbrio térmico, assinale a alternativa incorreta:
 (A) O calor flui dos corpos mais quentes em direção aos corpos de menor temperatura.
 (B) O equilíbrio térmico é atingido quando dois ou mais corpos encontram-se a mesma temperatura.
 (C) O calor flui espontaneamente entre corpos com diferentes temperaturas.
 (D) O equilíbrio térmico é atingido quando dois ou mais corpos recebem a mesma quantidade de calor.
 (E) Chamamos de equilíbrio térmico a situação em que um corpo não realiza mais trocas de calor, uma vez que sua temperatura é exatamente igual à de suas vizinhanças.
22) Se um pouco de café quente é derramado, na mesma quantidade, sobre a camisa e a calça de uma pessoa e ela quase que imediatamente sente aumentar a temperatura na região da camisa onde caiu o café, mas praticamente não sente aumento de temperatura na região da calça onde caiu o café, pode se dizer que o tecido da:
 (A) calça tem maior capacidade térmica do que o tecido da camisa.
 (B) calça tem maior calor latente do que o tecido da camisa.
 (C) camisa tem maior índice adiabático do que o tecido da calça.
 (D) calça tem menor capacidade térmica do que o tecido da camisa.
 (E) camisa tem maior calor latente do que o tecido da calça.
Apostila: Se misturarmos 100g de água a 20°C e 100g de água a 80°C num calorímetro, podemos calcular qual será a temperatura final da mistura, ou seja, a temperatura de equilíbrio térmico.
Sabendo que o calor específico da água é 1 cal/g∙ºC.
Temos os dados:
Água 1:
m₁ = 100 g
T₁ = 20 ºC
c₁ = 1 cal/g∙ºC
Água 2:
m₂ = 200 g
T₂ = 50 ºC
c₂ = 1 cal/g∙ºC
Tf = ? ºC
Q₁ + Q₂ = 0
m₁ · c₁ · (Tf - T₁) + m₂ · c₂ · (Tf - T₂) = 0
100 · 1 · (Tf - 20) + 200 · 1 · (Tf - 50) = 0
100 · (Tf - 20) + 200 · (Tf - 50) = 0
100 Tf - 2 000 + 200 Tf - 10 000 = 0
100 Tf + 200 Tf = 0 + 2 000 + 10 000
300 Tf = 12 000
Tf = 12 000 / 300
Tf = 40 ºC
V ou F: Se um corpo A estiver em equilíbrio térmico com um outro corpo B, então é possível afirmar que um corpo C em equilíbrio térmico com B também está em equilíbrio com A.
Prova:
1) Lord Kelvin (título de nobreza dado ao célebre físico William Thompson, 1824-1907) estabeleceu uma associação entre a energia de agitação das moléculas de um sistema e a sua temperatura. Deduziu que a uma temperatura de -273,15 oC, também chamada de zero absoluto, a agitação térmica das moléculas deveria cessar. Considere um recipiente com gás, fechado e de variação de volume desprezível nas condições do problema e, por comodidade, que o zero absoluto corresponde a –273 oC.
É correto afirmar:
 (A) O estado de agitação é o mesmo para as temperaturas de 100 oC e 100 K.
 (B) À temperatura de 0 oC o estado de agitação das moléculas é o mesmo que a 273 K.
 (C) As moléculas estão mais agitadas a –173 oC do que a –127 oC.
 (D) A 273 K as moléculas estão mais agitadas que a 100 oC.
2) No texto de uma revista cientifica: “Em Plutão, considerado o planeta mais afastado do Sol até 2006, a temperatura vai a 380 graus abaixo de zero”. 
O autor, embora não tenha declarado qual a escala termométrica utilizada, certamente se refere, para a temperatura mencionada, à escala: 
 (A) Kelvin 
 (B) Celsius 
 (C) Fahrenheit 
 (D) diferente das anteriores, pois o valor não é compatível com nenhuma das três escalas citadas.
3) Calor é:
 (A)    A energia contida em um corpo.
 (B)    A energia que se transfere de um corpo para outro, quando existe uma diferença de temperatura entre eles.
 (C)    Um fluido invisível e sem peso que é transmitido de um corpo para outro.
 (D)    A transferência de temperatura de um corpo para outro.
 (E)    A energia que se transfere espontaneamente do corpo de menor temperatura para o de maior temperatura.
4) Quando dois corpos são colocados em contato, a condição necessária para que haja transferência de calor entre eles é que possuam: 
 (A) diferentes quantidade de calor.
 (B) diferentes volumes.
 (C) a mesma temperatura.
 (D) temperaturas diferentes.
5) Dois corpos com temperaturas diferentes são colocados em contato um com outro, ficando assim por certo intervalo de tempo. Considerando o conceito de equilíbrio térmico, marque a opção que indica o que ocorrerá depois desse intervalo:
 (A) O corpo mais quente tende a aumentar a temperatura.
 (B) O corpo mais frio tende a diminuir a temperatura.
 (C) O corpo mais quente diminui a temperatura e o corpo mais frio aumenta a temperatura.
 (D) As temperaturas dos dois corpos não se alteram quando estão em contato.
Discursiva: Um estudante, no laboratório, deveria aquecer certa quantidade de água desde 25 oC até 70 oC. Depois de iniciada a experiência ele quebrou o termômetro de escala Celsius e teve que continuá-la com outro de escala Kelvin. Em que posição do novo termômetro ele deverá parar o aquecimento?